Дифференцирующее устройство

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 133 51) 4 б 06 б 7/18 ЕТЕНИ ИСАНИЕ ЕТЕЛЬСТ ВТОР СК ЯИ у(/ СУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и предназначено для получения производной сигнала при наличии шума, характеристики которого априори неизвестны. Цель изобретения - повышение точности дифференцирования. Устройство содержит с первого по пятый вычитающие элементы 1 - 5, с первого по четвертый сумматоры 6 - 9, с первого по третий интеграторы 1 О - 12, два источника постоянного сигнала 13, 14, элемент 15 масштабирования, семь блоков умножения 16 - 18, 20 - 23, четыре релейнь 1 х элемента 19, 25 - 27, элемент ограничения 24. При отсутствии шумов устройство работает в скользящем режиме, обеспечивая высокое качество дифференцирования. При наличии шумов оно является дифференцирующим фильтром, фильтрующие свойства которого зависят от дисперсии помехи. 1 ил.5 10 15 20 25 формула изобретения Т 2где Ч=1+7+ дс Изобретение относится к автоматике ианалоговой вычислительной технике и предназначено лля получения сигналов, пропорциональных производной, при наличии шума, уровень и время корреляции которогонеизвестны и могут меняться в заданныхпределах.Цель изобретения - повышение точности дифференцирования.На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит первый 1, второй 2,четвертый 3, пятый 4, и третий 5 вычитающие элементы, второй 6, первый 7, третий 8и четвертый 9 сумматоры, первый 10, второй11, третий 12 интеграторы, второй 13 и первый 14 источники постоянного сигнала, элемент 15 масштабирования, второй 16, третий 17, первый 18 блоки умножения, второй релейный элемент 19, шестой 20, пятый21, четвертый 22, седьмой 23 блоки умножения, элемент 24 ограничения, первый 25, четвертый 26 и третий 27 релейные элементы.Устройство работает следующим образом.На первый вход вычитающего элемента 1 поступает смесь полезного сигнала сшумом, которая сравнивается с величинойсигнала на выходе интегратора 11.В отсутствие шумов в устройстве возникает скользягций режим, при котором навыходе вычитающего элемента 2 близок кнулю.е(1) = х(1) -С + Ь С х(1) %(1),гле х (1) - сигнал на выходе элемента 1;%(1) - сигнал на выходе интегратора 10;С" - коэффициент, с которым сигнал;К(1) поступает на вход элемента 5, С - коэффициент передачи элемента 15;М(1) - сигнал с выхода элемента 24 огограничения.За счет соответствующего выбора коэффициента С, а также весового коэффициента у, с которым суммируются сигналы блоков 22 и 23 умножения в сумматоре 7, можно обеспечить при любом фиксированномзначении л С, определяющем устойчивостьработы любую требуемую точность отслеживания входного сигнала 1(1) интегратором 11, Поэтому, в скользящем режиме навыходе сумматора 4 будет производнаявходного сигнала, передаточная функцияустройства булет иметь вид%(р) -- Д -- (,Ч 2 Р +ЧБТР+1 Со К,Со ЬС Ч 30 35 40 45 50 55 где Т - постоянная времени интегратора 11Т - постоянная времени интегратора 10 К - мастабный коэффициент в цепи суммирования сигнала, идущего с блока 18 умножения,К, - коэффициент (отрицательный), с которым выходной сигнал интегратора 1 О суммируется в сумматоре 7.Под действием помех скользящий режим п рек ра щается и возни кает режи м переключений, при этом из-за инерционности обратной связи через интегратор 12 в течение времени корреляции шума сохраняется неверное, с ошибкой, изменение сигнала на выходе интегратора 1 О. Но добавление на вход интегратора через сумматор 7 и блоки 22 и 23 умножения сигнала, пропорционального в(Т) (см. чертеж), уменьшает ошибку дифференцирования, так как регулярная составляющая выходного сигнала быстрее меняет знак, чем сигнала в(1).При наличии помех связь между входом и выходом устройства описывается дифференциальным уравнением третьего порядка с коэффициентами, увеличивающимися вместе с дисперсией помехи, что и обеспечивает ее подавление. дифференцирующее устройство, содержащее первый вычитающий элемент, первый вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, с входом первого релейного элемента, с первым входом первого блока умножения и с вторым входом первого сумматора, третий вход которого соединен с выхолом первого блока умножения, второй вход второго сумматора подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, а выход, являющийся выходом устройства, соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого через второй интегратор соединен с вторым входом первого вычитающего элемента, выход первого релейного элемента соединен с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, третий блок умножения, выход которого соелинен с первым входом второго вычитающего элемента, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и с вхолом второго релейного элемента, выход которого через последовательно соединенные третий интегратор и элемент ограничения соединен с вторым входом второго блока умножения, выход первого блока умножения соединен с третьим входом первого сумматора, второй источник постоянного сигнала, элемент масштабирования, четвертый сумматор, отличающееся тем, что,1336046 Составитель Г. Осипов Редактор С. Патрушева Техред И. Верес Корректор С. Черни Заказ 3805/46 Тираж 672 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4с целью повышения точности дифференцирования, устройство содержит третий, четвертый и пятый вычитающие элементы, четвертый, пятый, шестой и седьмой блоки умножения, третий и четвертый релейные элементы, выход первого вычитающего элемента соединен с первым входом третьего вычитающего элемента, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, а выход - с вторым входом второго вычитающего элемента, с входом третьего релейного элемента и с первыми входами четвертого и пятого блоков умножения, выход второго блока умножения соединен с первым входом третьего блока умножения, выход первого интегратора через элемент масштабирования соединен с вторым входом третьего блока умножения, с первым входом шестого блока умножения и с первым входом четвертого вычитающего элемента, выход которого через четвертый релейный элемент соединен с первыми входами пятого вычи.тающего элемента и четвертого сумматора, 5 вторые входы которых соединены с выходомвторого источника постоянного сигнала, а их выходы соединены соответственно с вторым входом четвертого блока умножения и с первым входом седьмого блока умножения, вто О рой вход которого соединен с выходомшестого блока умножения, выходы четвертого и седьмого блоков умножения соединены соответственно с четвертым и пятым входами первого сумматора, выход третьего релейного элемента с вторыми входами пя-5 того и шестого блоков умножения, выходы которых соединены с вторыми входами четвертого вычитающего элемента и седьмого блока умножения соответственно.